智慧路灯控制系统解决方案.doc
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路灯智能控制
系统方案
6
目录
一、 技术部分 4
1.1. 系统简介 4
1.2. 系统设计方案 13
1.3. 智能照明中心控制软件设计 15
1.3.1. 遥控功能 18
1.3.2. 遥测功能 23
1.3.3. 显示功能 27
1.3.4. 报警功能 27
1.3.5. 分组控制功能 31
1.3.6. 系统设置功能 33
1.3.7. 数据查询统计和打印功能 35
1.3.8. 通讯功能 39
1.3.9. 系统扩容功能 40
1.3.10. 系统的网络功能 41
1.3.11. 登陆系统管理功能 41
1.3.12. 开关灯时间控制 42
1.3.13. 卫星自动校时系统（GPS） 43
1.3.14. 数据库数据管理与数据共享 44
1.3.15. 远程实时查询 46
1.3.16. 视频监控图像功能 47
1.3.17. 数据备份与恢复 48
1.3.18. 照明地理信息系统功能 50
1.4. 路灯监控终端 55
1.4.1 基本功能设计 58
1.4.2 基本配置 59
1.4.3 测量和计量功能 59
1.4.4 数据记录功能 60
1.4.5 通信功能 60
1.4.6 监控终端自动运行功能 60
1.4.7 终端保护 60
1.4.8 自动抄表功能 60
1.4.9 调压功能 61
1.4.10 单灯控制 61
1.5. 车辆跟踪定位系统 61
1.5.1 工程车辆跟踪定位系统 61
1.5.2 车辆监控功能：
62
1.5.3 通讯功能：
62
1.5.4 报警功能：
62
1.5.5 自动漫游：
62
1.6. 通信系统 62
1.7. 电缆防盗系统 63
二、 资料部分 64
1.8. RTU控制器检验报告 64
第一章方案设计
1.1.系统概述
一、技术功能优势：
1.系统可以实现对单灯的开关、调光水平进行远程控制，显示方式可以通过列表或城市地理信息（GIS）直观显示。
2.数据库数据管理与数据共享：
泰华照明监控系统作为泰华城市信息管理系统的子系统，可与城市信息管理系统无缝融合，实现数据共享。
3.监控终端特点：
（附加功能）
1）线性调光节能控制。
2）单灯变功率节能控制。
3）单灯控制功能。
4.单灯控制（预留）：
通过泰华电讯自主知识产权的电力线载波通讯专利技术，用户不需单独布线即可实现单灯的智能控制，包括实时检测单灯的运行状态电压、电流、消耗功率、功率因数、灯具燃烧时长等，可以对单灯开/关、变功率、调光方式实现节能控制，真正实现按需照明，同时在线对单灯故障实现报警如补偿电容损坏、灯具失效等。
5.地理信息系统（GIS）技术与城市照明监控完美结合
泰华电讯作为ESRI全球战略合作伙伴，推出了基于地理信息系统技术的城市照明监控解决方案，系统采用ESRIArcGIS平台及完全矢量化地图，能够将各路灯控制点标记在电子地图上，实现实时控制信息与地理信息有机组合，可方便地在地图上查询终端设备的实时运行状况、运行参数及各项历史记录等，同时可操作执行各种测控功能，包括信息的添加、修改、删除、查询、定位、统计和分析。
实现了在虚拟空间环境与真实设备资源间快速、高效的数据传递、快速定位与可视化即时表现，达到虚拟设备运行环境与设备监控的完美结合。
目前由于缺少实时监测手段，无法实现故障的及时发现和维修。
随着政府和市民对照明管理和维护要求越来越高，照明管理部门的管辖范围也越来越大，为了及时发现故障并立即进行修复，仍然采用检修车上街巡灯的方法越来越难以胜任。
路灯的控制与巡查方式并没有适应城市的高速发展，如不引进高科技管理手段、改善城市路灯管理水平，继续延用旧的模式和手段进行管理，势必影响***市的城市形象、经济发展和市民日常生活。
泰华电讯作为国内领先的城市路灯智能监控解决方案领航者和倡导者，最新研发的第三代城市路灯智能监控管理系统利用GPRS通信技术、数据采集技术、计算机多媒体技术、计算机通讯技术、机电一体化技术结合城市地图地理信息GIS技术，采用计算机信息管理和工业自动化控制技术以及先进的无线传输手段，对城市路灯设施进行线控、点控、点测等多种科学有效的控制管理，实现“五遥”（遥调、遥测、遥控、遥视、遥信）控制以节约电能和提高工作效率，提高城市照明设施现代管理水平和科学手段。
依托高科技的融入，结合实际，泰华电讯城市路灯智能监控系统起点高，系统具有标准化、开放性、通用性、稳定性和可扩展性。
泰华电讯城市路灯智能监控系统综合运用在线监测、自动化控制、地理信息系统（GIS）、远程无线网络通信等先进技术，建立起一个连接整个城市路灯照明设备网络的无线通信平台、资源管理平台与控制管理平台。
该系统面向城市路灯设施管理、城市路灯监控及管理、规划与辅助决策、呼叫中心、客户服务、车辆管理及应急指挥等业务的应用系统，为城市路灯的控制调度指挥与规划决策提供强大实用的手段，全面提高城市路灯综合控制管理的效率。
l工业级、高可靠性的控制信息产品
l控制业务与测控设施分离方便系统扩展与升级
l可视化虚拟控制环境与数字地图的完美结合
l高速传输与低带宽占用
l即拆即用的系统维护能力
目前公司拥有多项获自主知识产权的城市照明控制与节能软、硬件产品：
（１）发明专利《节能型智能照明控制系统及其方法》证书号：
专利号 H05B37/02
（２）实用新型专利证书《串联型路灯节能控制设备》证书号专利号 ZL200420021413.X
（３）实用新型专利证书《环保型路灯降电流节能控制设备》专利号 ZL200620049254.3
（４）计算机软件著作权登记证书《泰华城市照明综合管理系统》证书号 2008SR14514
（５）计算机软件著作权登记证书《泰华城市照明远程监控单元软件V1.0》证书号 2007SR16119
（６）国家火炬计划项目证书《城市绿色照明管理系统》项目编号2007GH010153
公司所研发的城市照明远程智能控制终端（RTU）已经通过国家级检测机构认证。
系统设计原则
（一）高可靠性
监控设备长期在户外运行，工作环境比较恶劣，因此我们在产品设计时充分考虑系统的可靠性，保证监控系统能够长期稳定地运行；同时监控系统在个别设备出现故障的情况下仍能稳定运行，不影响或者少影响城市照明灯的按时开启和开闭。
（二）先进性和实用性
设备符合相关国内、国际标准，整个系统处于目前国内最先进的，并长期处于国内领先水平。
同时，以实用为原则，避免脱离实用性而盲目追求先进性，从而造成华而不实、浪费资金。
（三）灵活的可维护性
系统的设备模块化设计，并且各单元部件具有故障定位指示，便于设备维修。
（四）可扩展性
硬件采用模块化设计，软件采用组态化设计，使得系统扩展、升级均不必改变现有设备的状态。
（五）通用性
硬件设备具有通用性，通过不同的软件参数设置，可以实现不同的功能。
（六）经济性
采用当前成熟的先进技术，选择性价比高的方案和设备，既考虑到初期建设费用，也能降低今后运行维修费用。
系统建设意义
（一）节约能源，改善环境
系统能提高开/关灯的可靠性和可检查性，避免白天亮灯、晚上熄灯情况的出现。
设备预置合理的开关灯时间方案，在满足对城市照明的需求时，有效地减少了开灯时间，从而节约了大量的电能。
提高电网设备和灯具寿命。
（二）提升城市品牌形象
城市照明系统既是一种公益性事业，也是城市形象工程，城市灯光监控系统的建成，将使城市的灯光管理水平与现代化的大都市相适应，提高亮灯率，减少各种故障，该亮的亮起来，该暗的暗下去，合理照明，美化照明，安全照明，营造出现代城市科学和艺术完美结合的照明效果，树立和提升城市的品牌形象。
（三）改善人居环境
通过系统的功能，能够根据实际情况进行不同组合的亮灯，更可将城市建筑物、景观、绿化、广告照明统一管理，使平常日期和节假日、周末的灯光具有不同效果，使城市的夜晚更美美丽，并充分改善人居环境。
（四）提高交通安全和社会治安水平
通过系统的改造，合理布灯、开灯，使城市各街道、小巷的路灯合理的亮起来，避免一些地区无灯或“半夜灯”带来午夜后整个地区一片漆黑，给人们的夜间出行带来不便的现象，同时将可明显减少交通安全事故和乘黑作案的发生，提高交通安全和社会治安。
（五）降低运营成本
通过减少开灯时间，能有效延长灯具的使用寿命，可有效降低运行成本，进一步提高了经济效益。
（六）实现科学管理
系统能将采集到的数据自动进行存储、统计，并能随时进行查询和打印，为管理现代化提供了基本数据依据。
1.2.系统设计方案
路灯智能监控系统采用时控、光控、经纬度相结合的开/关控制方式。
以标准开关操作时间为基础，再根据实际光照度决定开或关。
系统整体（包含终端）运行稳定可靠、故障率低、误报率小于1%。
根据照明运行的实际要求，可以对监控终端进行任意分组，各分组可采取不同的控制方式，如时控、光控或二者相结合的方式。
在特殊情况下，系统也可实现手动白天亮灯。
软件分为系统支撑软件和应用软件两部分。
系统支撑软件为支持系统硬件平台运行必要的软件环境，包括：
服务器操作系统软件以及工作站操作系统软件。
应用软件安装在监控主机，与安装在数据库服务器中的数据库管理软件以C/S方式工作。
服务器采用Windows2003中文版操作系统和SQLServer2005数据库平台，与Internet实现连接，实现监控计算机远程访问。
应用软件操作系统均支持中文WindowsXP及Vista，视窗化语言进行设计。
控制系统软件在可视化的环境下以32位模式编制，具有信息处理速度快，可靠性高，升级维护方便等特点，当用户有新的需求时，可在第一时间内完成新功能的扩展，并且支持灵活升级。
监控主机通过监控终端RTU负责接收、存储与管理城市路灯远程测控设施的运行状态的原始信号数据，接收程序不断的从指定终端取得数据，存入数据库。
服务器软件具有数据库控制管理功能，所有相关配置数据均保存在服务器的系统数据库中，以备应用。
基础地理空间数据库（GIS）负责存储全市域范围内的基础地理数据，包括行政区划、路网、植被、水系、建筑物等信息，条件许可情况下，还包括遥感影像数据。
基础地理空间数据构成城市路灯监控管理的空间基础。
公司拥有多项获自主知识产权的城市照明与节能软、硬件产品：
1）发明专利《节能型智能照明控制系统及其方法》证书号：
专利号 H05B37/02
2）实用新型专利证书《串联型路灯节能控制设备》证书号专利号 ZL200420021413.X
3）实用新型专利证书《环保型路灯降电流节能控制设备》专利号 ZL200620049254.3
4）计算机软件著作权登记证书《泰华城市照明综合管理系统》证书号 2008SR14514
5）计算机软件著作权登记证书《泰华城市照明远程监控单元软件V1.0》证书号 2007SR16119
6）国家火炬计划项目证书《城市绿色照明管理系统》项目编号2007GH010153
公司所研发的城市照明远程智能控制终端（RTU）已经通过国家级检测机构认证。
1.3.智能照明中心控制软件设计
智能照明中心系统功能设计
***市照明智能化系统采用时控、光控、经纬度相结合的开/关控制方式。
以标准开关操作时间为基础，再根据实际光照度决定开或关。
系统整体（包含终端）运行稳定可靠、故障率低、误报率小于1%。
根据照明运行的实际要求，可以对监控终端进行任意分组，各分组可采取不同的控制方式，如时控、光控或二者相结合的方式。
在特殊情况下，系统也可实现手动白天亮灯。
软件分为系统支撑软件和应用软件两部分。
系统支撑软件为支持系统硬件平台运行必要的软件环境，包括：
服务器操作系统软件以及工作站操作系统软件。
采用局域网方式，将各台计算机联网。
采用浏览器/服务器（B/S）与客户机/服务器（C/S）相结合的组网方案，并支持Internet远程查询和访问。
服务器采用Windows2003中文版操作系统和SQLServer2000数据库平台，可以与Internet实现连接，实现远程访问。
应用软件操作系统均为中文WindowsXP，视窗化语言进行设计，运用地理信息系统（GIS），支持浏览器/服务器查询模式。
控制系统软件在可视化的环境下以32位模式编制，具有信息处理速度快，可靠性高，升级维护方便等特点，当用户有新的需求时，可在第一时间内完成新功能的扩展，并且支持灵活升级。
监控主机通过监控终端RTU负责接收、存储与管理城市路灯远程测控设施的运行状态的原始信号数据，接收程序不断的从指定终端取得数据，存入数据库。
服务器软件具有数据库控制管理功能，所有相关配置数据均保存在服务器的系统数据库中，以备应用。
基础地理空间数据库（GIS）负责存储全市域范围内的基础地理数据，包括行政区划、路网、植被、水系、建筑物等信息，同时包括遥感影像数据。
基础地理空间数据构成城市路灯监控管理的空间基础。
公司拥有多项获自主知识产权的城市照明与节能软、硬件产品：
7）发明专利《节能型智能照明控制系统及其方法》证书号：
专利号 H05B37/02
8）实用新型专利证书《串联型路灯节能控制设备》证书号专利号 ZL200420021413.X
9）实用新型专利证书《环保型路灯降电流节能控制设备》专利号 ZL200620049254.3
10）计算机软件著作权登记证书《泰华城市照明综合管理系统》证书号 2008SR14514
11）计算机软件著作权登记证书《泰华城市照明远程监控单元软件V1.0》证书号 2007SR16119
12）国家火炬计划项目证书《城市绿色照明管理系统》项目编号2007GH010153
公司所研发的城市照明远程智能控制终端（RTU）已经通过国家级检测机构认证。
1.3.1.遥控功能
即智能开关灯功能，TPO（Time／Place／Occasion）原则是整个系统遥控方案编制的核心。
在T（时间）方面，要考虑规律性控制与非规律性控制；在P（地点）方面要考虑不同地点、区域灯光效果的控制；在O（事件）方面要考虑突发性操作的快捷。
系统同时兼顾用户操作中的便捷性，因此路灯照明的遥控功能设计上能够提供不同的控制操作，操作既可以通过列表方式实现，也可以通过地图完成；既可以由系统自动完成，也可以随时由人工进行干预。
泰华路灯智能监控系统采用时控和光控相结合的路灯控制方案。
该方案基于智能控制理念，以当地365天日出日落的时间作为基本条件，设定一个有效的开/关灯时间，在此时段内根据光照度的具体情况自动执行相应的开/关灯命令;若该时段结束时光控仍未起作用，则在该时段结束时，监控终端自动按时控方式开/关灯。
1）分组控制
系统可以根据不同类型的照明控制要求，把全市路灯和城市照明灯分成若干组，分别采用时控方案或时控和光控相结合的控制方案，自动遥控开/关全夜灯、半夜灯和城市照明灯;也可以手动对全夜灯、半夜灯和城市照明灯进行遥控开/关操作；在特殊情况下，可以实现白天亮灯。
2）时控和光控相结合的路灯控制方案
目前,路灯控制方案主要有时控法和光控法两种。
时控法的主要缺点是不考虑天气对光照度的影响，每天在固定的时间开/关灯;从而造成阴雨天光照度严重不足但没有开灯，或者晴朗天气虽然到了固定开灯时间但光照度仍然充足，白白浪费电力;关灯时间的固定不变，同样出现类似的不合理现象。
此外，随着季节的变化，定时器需要人工频繁地调整。
光控法的主要缺点是在光线不足的白天，或者夜晚有强光照射时都有可能发生误动作。
1.系统可根据当日照度发送开关灯时间到监控终端，也可手动设定开关灯时间。
1）年时间表控制
年时间表是整个路灯照明控制系统日常开关灯运行的基础，按照设定的年时间表，系统可以实现日常的自动开关灯。
系统中能够准确接收来自卫星下传的城市所在经纬度和格林威治时钟，输入到主控机处理，计算出城市所在经纬度的全年日出日落时间表，在此时间表的基础上，结合城市路灯照明开关灯的实际时间需求，并由人工进行微调，从而形成全年开关灯时间表。
系统对所有远程终端进行定期校时，保证系统开关灯的合理性和准确性。
系统支持手动设置RTU经纬度、手动校时。
2）预案定时控制
在年时间表的基础上，可以对特殊时间段的开关灯进行临时定制，根据不同的需要，设定不同预案。
值班员可以设定在某些特定的日期，指定一定范围的路灯照明按照一定的时间进行开关。
通过这个临时开关灯的时间表，系统能够自动实现半夜灯开关以及“两会”、节假日、周末等特殊时期路灯照明的定时开关，使开关灯更加符合实际情况，既能保证照明效果，又能够合理节能。
预案定时控制还可以设定一个时间范围，在此时间范围内，将执行预案定时控制，此时间段结束后，系统将自动恢复到全年时间表控制的开关灯状态。
2.系统可以随时控制任意终端的任一接触器的吸合和断开。
系统根据预定的开关灯时间，自动的控制终端的任一接触器的吸合与断开动作。
3.系统可以对单灯工作状态实现遥测
系统可以实现对单灯的开关、调光水平进行远程控制
1.3.2.遥测功能
系统可以在单位时间内任意设定遥测次数，遥测监控终端数据。
系统可以随机的选择全市、某组、某管理区、某监控终端的工作状态，显示方式可以列表或城市地理信息（GIS）直观显示。
遥测数据包括：
1）总回路电流、电压、功率、功率因数
2）各回路电流、功率、功率因数；
3）继电器状态；
4）接触器状态；
5）空气开关状态或熔断器状态；
6）亮灯率；
7）配电箱温度。
遥测方式：
1.自动测量（巡测）
由系统自动定时对全部或某一区域RTU测量并记录终端各项参数。
系统具有按照操作人员设置的时间间隔对所有运行状态下的终端进行监测数据，并保存检测的路灯运行数据。
其设定的时间间隔可在线修改。
2.手动测量（巡测、选测）
在任何时候，操作人员可以给终端下达测量参数的指令，立即对指定范围内的终端进行参数测量，并且将测量结果直观地显示出来。
3.单灯遥测功能
系统可以对单灯工作状态实现遥测
1.3.3.显示功能
1.将夜景照明布局制作成矢量化电子地图，利用PC机和大屏幕显示对市区各路段，监控终端，管理分区和各单灯（单灯控制下）的工作状态进行动态的直观显示。
2.利用大屏幕显示全市街道图、各监控终端位置及控制的各街区，利用动态文字栏显示对应文字信息。
3.未安装、未使用的控制终端和控制终端未使用的控制回路可以在主窗体界面中隐藏或不显示。
1.3.4.报警功能
终端出现故障能即时主动反馈到中心主控设备，中心主控设备接收到监控终端的报警信息或接收到故障参数时，将故障位置自动移至PC屏幕中心，闪烁提示，将故障地点、类型以文字形式显示在PC屏幕上，大屏幕上对应终端应闪烁，文字栏中应显示故障地点及故障类型，并自动存入数据库中；主控设备自动用语音报出故障的有关参数并通过网络对各有关人员发出语音、短信告警信息。
故障类型包括：
1.供电源停电，缺相；
2.错误亮灯、灭灯；
3.空气开关跳闸或熔断器熔断；
4.过/欠电压、电流；
5.接触器失效；
6.过/欠电容补偿；
7.配电箱门开；
8.电缆被盗
9.调压装置损坏等。
当出现故障时，终端能够立即自动抢占信道，将报警数据及时发送到控制中心，供值班人员判断故障，及时处理。
通过在控制中心安装短信群发设备，调度端因特殊原因无人值守时，系统可以预置若干个手机号码，以GSM短消息方式，按照预先设定的模式，把故障类型、发生时间、故障部位等相关信息发送相关人员的手机上。
根据大量应用案例中总结的经验，我们的系统中，对故障报警进行了分级设置。
系统对故障发生地点，故障类型分别设置了不同的参数，从而计算出报警的级别，然后根据不同的报警级别，以短信的方式通知不同的管理人员，包括不同级别的领导、值班人员、巡查人员以及维修人员等。
报警类型设置
1.3.5.分组控制功能
根据不同类型的路灯控制要求，可对照明设施按照管理区域、照明类型（全夜灯、半夜灯、景观灯、其他等）任意控制终端的任意控制回路进行分组，设置、控制、查询、显示；分别对各组编制不同的时控方案或时控和光控相结合的控制方案。
同时，可按TPO（Time／Place／Occasion）动态照明管理原则，对不同分组的路灯照明设备，按时间、地点、应用场合的不同，控制其开关，达到“按需照明”的目的，避免不必要的照明浪费，节约照明费用。
当改变某一配电箱某一回路分组时应只在控制软件界面上设置，不须变动配电箱电缆接线。
控制系统对整个城市、某一区、某条路、某一RTU、某一支路，直至单盏灯都可以方便地进行时控、光控、强制开关灯、巡检、实测、遥视及参数设置等操作。
也可对RTU或某支路进行自定义灵活分组、混合编组，实现系统控制的多样化，如整体控制（城控）、分区控制（面控）、线控、点控等控制方式。
在编组的操作上，可以在电子地图上选取，也可以通过列表的方式进行。
列表方式编组
选择某一城区，可对本城区内RTU进行相关控制操作，如开关灯、遥测、定时控制、节能设置、基本参数设置等操作。
自定义工区（分组，通过GIS灵活选择），选择自定义工区后，可查看分区的基本信息，并可对本工区内RTU进行相关控制操作，如开关灯、遥测、定时控制、节能设置、基本参数设置等操作。
1.3.6.系统设置功能
系统管理及设置包括：
1.报警值上下限及正常值的设定；
2.开关灯时间的修正，提前量的设定，开关灯照度的设定，经纬度的设定；
3.改变某终端位置；
4.改变某终端供电方式；
5.改变某终端配置，初始化某终端配置；
6.改变某终端的线路走向；
7.改变某终端，某一回路、电流、电压、功率等正确数据，此组数据能在巡测或召测中自动完成，也可手动输入；
8.改变巡测周期，白天和夜间能分别设置巡测周期；
9.中心控制室利用下行数据，修改各终端运行数据；
10.中心控制室对监控终端进行校时；
11.各监控终端调压值的设定；
12.管理分区的划定，照明类型分组；
13.故障报警电话、手机号码设定；
14.夜景照明运行方式设置；
1）全夜灯、半夜灯、景观灯、其他等运行方式设置；
2）设定某一区域，某一分组亮灯等。
1.3.7.数据查询统计和打印功能
可以对各监控终端任意时间的数据按照年、月、日进行查询、统计；可以定时将各监控终端的电压、电流、亮灯率等运行情况进行查询、统计；可以对任意一天的实际开关灯时间等记录进行查询、统计；可以对历史故障、登陆信息进行查询和打印。
查询时可以指定起始查询日期和终止查询日期，并可选择所需数据项显示，其他项不显示；数据具有多种显示方式（列表、曲线、柱形等，并可选择），图形显示时将每一个点按照起始查询时间和终止查询时间按窗口宽度平均分配，每个点被选择时，可显示出该点相对应的数据。
所有显示的数据均可打印。
图形数据显示
分街道统计
可单独列表显示终端站点名称、位置、所属管理区域、通讯卡号码及IP、登陆时间、通讯时间、通讯时系统时间；并可按管理区域查询、显示及打印
1.3.8.通讯功能
1.系统采用GPRS并发通信方式
GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）的英文简称，是在GSM系统上
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